(57)【要約】【課題】ダイオードチップとリードとの接合状態を精度よく判断することが可能なダイオードの検査方法を提供する。【解決手段】このダイオードの検査方法は、リード２が半田４を介して接合されたダイオードチップ１を電流の印加により加熱する工程と、ダイオードチップ１を加熱する前の順方向電圧ＶＦ１を測定する工程と、ダイオードチップ１を加熱した後の順方向電圧ＶＦ２を測定する工程と、順方向電圧ＶＦ１と順方向電圧ＶＦ２との電圧差ΔＶＦに基づいて、ダイオードチップ１とリード２との接合状態を判断する工程とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードが接合材を介して接合されたダイオードチップを電流の印加により加熱する工程と、
前記ダイオードチップを加熱する前の順方向電圧ＶＦ１を測定する工程と、
前記ダイオードチップを加熱した後の順方向電圧ＶＦ２を測定する工程と、
前記順方向電圧ＶＦ１と前記順方向電圧ＶＦ２との電圧差ΔＶＦに基づいて、前記ダイオードチップと前記リードとの接合状態を判断する工程とを備える、ダイオードの検査方法。
【請求項２】
前記ダイオードチップを加熱する工程は、前記ダイオードチップに瞬間的に大電流ＩＴを流して前記ダイオードチップを加熱する工程を含む、請求項１に記載のダイオードの検査方法。
【請求項３】
前記大電流ＩＴは、前記ダイオードチップの定格電流よりも大きく、かつ、前記ダイオードチップが破壊しない大きさの電流である、請求項２に記載のダイオードの検査方法。
【請求項４】
前記順方向電圧ＶＦ２を測定する工程は、前記順方向電圧ＶＦ１を測定する際に前記ダイオードチップに流す順方向電流ＩＭと略同じ大きさの電流を流すことにより前記順方向電圧ＶＦ２を測定する工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイオードの検査方法。
【請求項５】
前記順方向電流ＩＭは、前記ダイオードチップの定格電流よりも小さい、請求項４に記載のダイオードの検査方法。
【請求項６】
前記ダイオードチップは、樹脂からなるパッケージにより覆われており、
前記順方向電圧ＶＦ２を測定する工程は、前記樹脂からなるパッケージにより覆われた前記ダイオードチップの加熱を停止した直後に前記順方向電圧ＶＦ２を測定する工程を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のダイオードの検査方法。
【請求項７】
前記ダイオードチップと前記リードとの接合状態を判断する工程は、前記電圧差ΔＶＦが所定のしきい値よりも大きい場合に、前記ダイオードチップと前記リードとの接合状態が不良であると判断する工程を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のダイオードの検査方法。
【請求項８】
前記ダイオードチップと前記リードとの接合状態を判断する工程は、前記電圧差ΔＶＦが所定のしきい値よりも大きい場合に、前記ダイオードチップと前記リードとの接合状態が、前記リードと前記ダイオードチップとを接合する前記接合材の空隙に起因する不良であると判断する工程を含む、請求項７に記載のダイオードの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダイオードの検査方法に関し、特に、リードが接合材を介して接合されたダイオードチップを有するダイオードの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リードが接合材を介して接合されたダイオードチップを有するダイオードにおいて、ダイオードチップとリードとを接合する接合材にボイド（空隙）が多く存在する場合など、ダイオードチップとリードとの接合状態が不良である場合には、接合状態が良好な場合に比べて接合強度が低下して使用寿命が短くなるということが知られている。このため、従来、ダイオードチップとリードとの接合状態を判断可能なダイオードの検査方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の半導体装置の試験方法（ダイオードの検査方法）では、導体（リード）が半田を介して接合された半導体チップ（ダイオードチップ）に、一定の順方向電流を所定時間流して、その間の異なる２つの時点における順方向電圧を測定する。そして、測定された２つの時点における順方向電圧の大きさに基づいて、半導体チップと導体との接合状態を判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９８５８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の半導体装置の試験方法（ダイオードの検査方法）では、単に、一定の順方向電流を流した状態で異なる２つの時点で測定した順方向電圧の大きさに基づいて、半導体チップと導体との接合状態が判断されるので、半導体チップ（ダイオードチップ）と導体（リード）との接合状態を精度よく判断することが困難であると考えられる。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ダイオードチップとリードとの接合状態を精度よく判断することが可能なダイオードの検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願発明者が実験などにより鋭意検討した結果、ダイオードチップとリードとを接合する接合材にボイド（空隙）が多く存在する場合など、ダイオードチップとリードとの接合状態が不良の場合には、接合状態が良好な場合に比べて、電流の印加による加熱時のダイオードチップの温度上昇の度合いが大きくなるとともに、温度上昇の度合いが大きい分、加熱後の順方向電圧（後述のＶＦ２）の値が小さくなることを見出し、この知見に基づいて、以下の検査方法を発明するに至った。
【０００８】
すなわち、この発明の一の局面によるダイオードの検査方法は、リードが接合材を介して接合されたダイオードチップを電流の印加により加熱する工程と、ダイオードチップを加熱する前の順方向電圧ＶＦ１を測定する工程と、ダイオードチップを加熱した後の順方向電圧ＶＦ２を測定する工程と、順方向電圧ＶＦ１と順方向電圧ＶＦ２との電圧差ΔＶＦに基づいて、ダイオードチップとリードとの接合状態を判断する工程とを備える。
【０００９】
上記発明者による知見により、ダイオードチップとリードとの接合状態が不良である場合には、加熱後の順方向電圧ＶＦ２が小さくなることから、上記一の局面によるダイオードの検査方法では、加熱前後の順方向電圧の変化度合い（電圧差ΔＶＦ＝ＶＦ１−ＶＦ２）に基づいて、ダイオードチップとリードとの接合状態が良好か否かを精度よく判断することができる。また、上記構成によれば、加速試験などの破壊試験を行うことなくダイオードチップとリードとの接合状態を判断することができるので、製造時に全数検査を行うことができる。
【００１０】
上記一の局面によるダイオードの検査方法において、好ましくは、ダイオードチップを加熱する工程は、ダイオードチップに瞬間的に大電流ＩＴを流してダイオードチップを加熱する工程を含む。このように構成すれば、瞬間的な大電流ＩＴにより、ダイオードチップを迅速かつ容易に加熱することができるとともに、接合状態が良好な場合と良好でない場合との温度上昇の度合いの差を明確に出すことができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、大電流ＩＴは、ダイオードチップの定格電流よりも大きく、かつ、ダイオードチップが破壊しない大きさの電流である。このように構成すれば、ダイオードチップの加熱時に、ダイオードチップが破壊されるのを防止しながら容易にダイオードチップを加熱することができる。
【００１２】
上記一の局面によるダイオードの検査方法において、好ましくは、順方向電圧ＶＦ２を測定する工程は、順方向電圧ＶＦ１を測定する際にダイオードチップに流す順方向電流ＩＭと略同じ大きさの電流を流すことにより順方向電圧ＶＦ２を測定する工程を含む。このように構成すれば、加熱前の順方向電圧ＶＦ１の測定時と、加熱後の順方向電圧ＶＦ２の測定時とで、ダイオードチップの温度以外の条件を同じにして、ダイオードチップの温度変化に伴う順方向電圧の変化度合い（電圧差ΔＶＦ）を精度よく取得することができる。これにより、ダイオードチップとリードとの接合状態をより精度よく判断することができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、順方向電流ＩＭは、ダイオードチップの定格電流よりも小さい。このように構成すれば、順方向電圧ＶＦ１および順方向電圧ＶＦ２の両方の測定時に、測定用の電流に起因してダイオードチップが加熱されてしまうのを抑制することができる。
【００１４】
上記一の局面によるダイオードの検査方法において、好ましくは、ダイオードチップは、樹脂からなるパッケージにより覆われており、順方向電圧ＶＦ２を測定する工程は、樹脂からなるパッケージにより覆われたダイオードチップの加熱を停止した直後に順方向電圧ＶＦ２を測定する工程を含む。このように構成すれば、樹脂からなるパッケージによりダイオードチップが覆われている場合でも、加熱されたダイオードチップの熱がパッケージに伝達される前に順方向電圧ＶＦ２を測定することができる。ここで、樹脂からなるパッケージは、ダイオードチップとは異なる熱膨張係数を有しているため、パッケージに熱が伝達されると、パッケージの熱膨張に起因してリードがダイオードチップから離間する方向に引っ張られてダイオードチップとリードとの接合部に応力が発生する。この場合には、加熱後の順方向電圧ＶＦ２を精度よく測定することができず、その結果、加熱前後の電圧差ΔＶＦに基づいて、ダイオードチップとリードとの接合状態を精度よく判断することが困難になる。この場合に、上記のように、樹脂からなるパッケージにより覆われたダイオードチップの加熱を停止した直後に順方向電圧ＶＦ２を測定するように構成すれば、パッケージに熱が伝達される前に、加熱後の順方向電圧ＶＦ２を精度よく測定して、ダイオードチップとリードとの接合状態を精度よく判断することができる。
【００１５】
上記一の局面によるダイオードの検査方法において、好ましくは、ダイオードチップとリードとの接合状態を判断する工程は、電圧差ΔＶＦが所定のしきい値よりも大きい場合に、ダイオードチップとリードとの接合状態が不良であると判断する工程を含む。このように構成すれば、加熱前後の電圧差ΔＶＦを所定のしきい値と比較して、容易に、ダイオードチップとリードとの接合状態が不良であるダイオードを精度よく抽出することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、ダイオードチップとリードとの接合状態を判断する工程は、電圧差ΔＶＦが所定のしきい値よりも大きい場合に、ダイオードチップとリードとの接合状態が、リードとダイオードチップとを接合する接合材の空隙に起因する不良であると判断する工程を含む。このように構成すれば、加熱前後の電圧差ΔＶＦを所定のしきい値と比較して、容易に、接合材の空隙に起因してダイオードチップとリードとの接合状態が不良であるダイオードを精度よく抽出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、上記のように、ダイオードチップとリードとの接合状態を精度よく判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態によるダイオードの検査方法により検査可能なダイオードの構成を示した概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるダイオードの検査方法における検査手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１を参照して、本発明の一実施形態によるダイオードの検査方法により検査可能なダイオード１０の構成について説明する。
【００２１】
ダイオード１０は、定格電流が１Ａのダイオードである。また、図１に示すように、ダイオード１０は、ダイオードチップ１と、リード２と、パッケージ３とを備えている。また、ダイオード１０は、ダイオードチップ１の温度変化に起因して順方向電圧が変動する特性を有している。具体的には、ダイオード１０は、ダイオードチップ１の温度が高くなれば、順方向電圧が低下する特性を有している。すなわち、ダイオード１０は、順方向電圧について負の温度係数を有する。
【００２２】
ダイオードチップ１は、Ｐ型半導体１ａおよびＮ型半導体１ｂからなるＰＮ接合構造を有している。リード２は、Ｐ型半導体１ａに半田４を介して接合されたアノード２ａと、Ｎ型半導体１ｂに半田４を介して接合されたカソード２ｂとを含んでいる。ここで、本実施形態のように、半田４によりダイオードチップ１とリード２とを接合する構成の場合には、ダイオードチップ１とリード２との接合部分に付着した異物などが原因で、接合部分の半田４にボイド（空隙）が発生してしまう場合ある。すなわち、ダイオードチップ１とリード２との接合状態が不良になる場合がある。なお、半田４は、本発明の「接合材」の一例である。
【００２３】
また、パッケージ３は、樹脂からなり、ダイオードチップ１全体を覆うように設けられている。また、パッケージ３は、ダイオードチップ１よりも大きい熱膨張係数を有している。
【００２４】
次に、図２を参照して、本実施形態によるダイオードの検査方法における検査手順について説明する。なお、以下では、定格電流が１Ａのダイオード１０を検査する際の検査手順について説明する。
【００２５】
まず、図２のステップＳ１において、ダイオード１０に微小な順方向電流ＩＭを流して加熱前の順方向電圧ＶＦ１を測定する。この際、順方向電流ＩＭを、ダイオード１０の定格電流（１Ａ）よりも十分小さい、たとえば５ｍＡ以上２０ｍＡ以下の大きさに設定する。
【００２６】
次に、ステップＳ２において、ダイオードチップ１を加熱する。この際、パッケージ３に熱が伝達されるのを抑制しながら、ダイオードチップ１の温度を上昇させる。具体的には、ダイオードチップ１に瞬間的（時間Ｔ）に大電流ＩＴを流してダイオードチップ１を加熱する。詳細には、大電流ＩＴの大きさを、ダイオード１０の定格電流（１Ａ）よりも大きい３Ａ以上１０Ａ以下に設定するとともに、瞬間的な時間Ｔを、５０ｍｓｅｃ．以上１００ｍｓｅｃ．以下の極めて短い時間に設定する。大電流ＩＴの大きさおよび時間Ｔは、ダイオードチップ１およびパッケージ３のそれぞれの大きさや熱伝導率、サージ電流耐量などに応じて適切に設定する必要がある。
【００２７】
その後、ステップＳ３において、ダイオード１０に順方向電圧ＶＦ１の測定時と同じ微小な順方向電流ＩＭを流して加熱後の順方向電圧ＶＦ２を測定する。この際、パッケージ３に熱が伝達される前に順方向電圧ＶＦ２を測定することが好ましい。そのため、ダイオードチップ１の加熱を停止した直後（時間Ｔｄ以内）に順方向電圧ＶＦ２を測定する。時間Ｔｄとしては、たとえば３００μｓｅｃ．であり、パッケージ３の温度が上昇し始めるまでの極めて短い時間に設定することが好ましい。なお、時間Ｔｄも、上記大電流ＩＴの大きさおよび時間Ｔと同様に、ダイオードチップ１およびパッケージ３のそれぞれの大きさや熱伝導率などに応じて適切に設定する必要がある。
【００２８】
そして、ステップＳ４において、加熱前の順方向電圧ＶＦ１と、加熱後の順方向電圧ＶＦ２との電圧差ΔＶＦ（＝ＶＦ１−ＶＦ２）を算出し、ステップＳ５において、電圧差ΔＶＦが所定のしきい値よりも大きいか否かを判断する。しきい値は、実験やシミュレーションなどによって検査対象のダイオードに応じて適切な値に設定する必要がある。この際、サンプルデータのばらつきを統計的に判断してしきい値を設定してもよい。
【００２９】
ここで、ダイオードチップ１とリード２とを接合する半田４にボイド（空隙）が発生していることに起因して、ダイオードチップ１とリード２との接合状態が不良の場合には、接合状態が良好な場合に比べて、加熱によりダイオードチップ１の温度がより高くなる傾向がある。そして、ダイオード１０は順方向電圧について負の温度係数を有しているため、ダイオードチップ１とリード２との接合状態が不良の場合には、接合状態が良好な場合に比べて、加熱後の順方向電圧ＶＦ２がより小さくなる。その結果、ダイオードチップ１とリード２との接合状態が不良の場合には、接合状態が良好な場合よりも加熱前後の順方向電圧の電圧差ΔＶＦが大きくなる。このような特性を利用して、ステップＳ５の判断で電圧差ΔＶＦがしきい値以下の場合には、ステップＳ６において、ダイオードチップ１とリード２との接合状態が良好であると判断可能であるとともに、電圧差ΔＶＦがしきい値よりも大きい場合には、ステップＳ７において、半田４のボイドに起因してダイオードチップ１とリード２との接合状態が不良であると判断可能である。なお、本願発明者が本実施形態の効果を確認するために行った実験の結果については後述する。
【００３０】
本実施形態では、上記のように、ダイオードチップ１を加熱する前の順方向電圧ＶＦ１と、ダイオードチップ１を加熱した後の順方向電圧ＶＦ２との電圧差ΔＶＦに基づいて、ダイオードチップ１とリード２との接合状態を判断する工程を設けることによって、加熱前後の順方向電圧の変化度合い（電圧差ΔＶＦ＝ＶＦ１−ＶＦ２）に基づいて、ダイオードチップ１とリード２との接合状態が良好か否かを精度よく判断することができる。また、加速試験などの破壊試験を行うことなくダイオードチップ１とリード２との接合状態を判断することができるので、製造時に全数検査を行うことができる。
【００３１】
また、本実施形態では、ダイオードチップ１に瞬間的に大電流ＩＴを流してダイオードチップ１を加熱する。これにより、瞬間的な大電流ＩＴにより、ダイオードチップ１を迅速かつ容易に加熱することができるとともに、接合状態が良好な場合と良好でない場合との温度上昇の度合いの差を明確に出すことができる。
【００３２】
また、本実施形態では、ダイオードチップ１の定格電流よりも大きく、かつ、ダイオードチップ１が破壊しない大きさに大電流ＩＴを設定する。これにより、ダイオードチップ１の加熱時に、ダイオードチップ１が破壊されるのを防止しながら容易にダイオードチップ１を加熱することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、順方向電圧ＶＦ１を測定する際にダイオードチップ１に流す順方向電流ＩＭと同じ大きさの電流を流すことにより順方向電圧ＶＦ２を測定する。これにより、加熱前の順方向電圧ＶＦ１の測定時と、加熱後の順方向電圧ＶＦ２の測定時とで、ダイオードチップ１の温度以外の条件を同じにして、ダイオードチップ１の温度変化に伴う順方向電圧の変化度合い（電圧差ΔＶＦ）を精度よく取得することができる。これにより、ダイオードチップ１とリード２との接合状態をより精度よく判断することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、順方向電流ＩＭを、ダイオードチップ１の定格電流よりも小さい電流値に設定する。これにより、順方向電圧ＶＦ１および順方向電圧ＶＦ２の両方の測定時に、測定用の電流に起因してダイオードチップ１が加熱されてしまうのを抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、樹脂からなるパッケージ３により覆われたダイオードチップ１の加熱を停止した直後に順方向電圧ＶＦ２を測定する。これにより、樹脂からなるパッケージ３によりダイオードチップ１が覆われている場合でも、加熱されたダイオードチップ１の熱がパッケージ３に伝達される前に順方向電圧ＶＦ２を測定することができるので、順方向電圧ＶＦ２を精度よく測定してダイオードチップ１とリード２との接合状態を精度よく判断することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、加熱前後の電圧差ΔＶＦが所定のしきい値よりも大きい場合に、ダイオードチップ１とリード２との接合状態が不良であると判断する。これにより、加熱前後の電圧差ΔＶＦを所定のしきい値と比較して、容易に、ダイオードチップ１とリード２との接合状態が不良であるダイオードを精度よく抽出することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、加熱前後の電圧差ΔＶＦが所定のしきい値よりも大きい場合に、ダイオードチップ１とリード２との接合状態が、リード２とダイオードチップ１とを接合する半田４のボイド（空隙）に起因する不良であると判断する。これにより、加熱前後の電圧差ΔＶＦを所定のしきい値と比較して、容易に、半田４のボイド（空隙）に起因してダイオードチップ１とリード２との接合状態が不良であるダイオードを精度よく抽出することができる。
【００３８】
次に、本願発明者が本実施形態の効果を確認するために行った実験の結果について説明する。この実験では、本実施形態によるダイオードの検査方法を複数個のサンプルに対して実施するとともに、実施後のサンプルを分解してダイオードチップとリードとの接合部分の実際の接合状態を顕微鏡により確認した。
【００３９】
検査実施後のサンプルを分解して接合状態を確認したところ、ダイオードチップとリードとの接合部分の半田にボイド（空隙）が多く存在するサンプルは、ボイド（空隙）が存在しないまたはボイドが少ないサンプルよりも加熱前後の順方向電圧の電圧差ΔＶＦが大きくなる傾向があった。そして、今回の実験においては、電圧差ΔＶＦのしきい値を８０ｍＶに設定することによって、ダイオードチップとリードとの接合部分の半田にボイドが多く存在するサンプルと、ボイドが少ないサンプルとを精度よく区別することができることを確認した。この結果、本実施形態によるダイオードの検査方法により、ダイオードチップとリードとの接合状態を精度よく判断することができることを確認した。
【００４０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４１】
たとえば、上記実施形態では、ＰＮ接合型のダイオードに対して本発明の検査方法を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＰＩＮ型のダイオードなど、ＰＮ接合型以外のダイオードに対しても本発明の検査方法を適用可能である。
【００４２】
また、上記実施形態では、定格電流が１Ａのダイオードに対して本発明の検査方法を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。定格電流が１Ａ以外のダイオードに対して本発明の検査方法を適用してもよい。この場合、測定時の順方向電流ＩＭ、加熱時の大電流ＩＴ、加熱の時間Ｔ、および、加熱後の順方向電圧ＶＦ２を測定するまでの時間Ｔｄを、それぞれ、検査対象のダイオードに応じて変更する必要がある。
【００４３】
また、上記実施形態では、樹脂からなるパッケージによりダイオードチップが覆われたダイオードに対して本発明の検査方法を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。パッケージを有しないダイオードに対しても本発明の検査方法を適用可能である。
【００４４】
また、上記実施形態では、半田により互いに接合されたリードとダイオードチップとの接合状態を判断する検査方法を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半田以外の接合材により互いに接合されたリードとダイオードチップとの接合状態を判断する検査方法であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  ダイオードチップ
２  リード
３  パッケージ
４  半田（接合材）
１０  ダイオード
【図１】
2013221789.tif 000003
【図２】
2013221789.tif 000004